2021年第44卷第9期文章目次

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  • 1  基于粒子滤波的结构参数和荷载同步识别方法
    李天之,刘纲,张亮亮
    2021, 44(9):1-7. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.059
    [摘要](384) [HTML](840) [PDF 2.84 M](685)
    摘要:
    在输入荷载未知的情况下,为解决结构参数和荷载的同步识别问题,将速度、位移、结构参数和输入荷载同时作为状态值构建状态空间方程,选用非线性性能较好的粒子滤波辨识结构参数与荷载。针对利用加速度进行荷载识别时出现的漂移问题,采用梯形积分和零相位高通滤波,通过测试得到加速度计算速度、位移数据,并运用计算值更新粒子滤波求得的速度、位移状态值,从而消除漂移现象。数值算例表明,文中方法能同时识别结构参数和荷载值,与真实值的误差较小,可有效解决识别过程中荷载识别值漂移的问题。
    2  条形基础下砂黏土双层地基极限承载力预测模型的不确定性分析
    关宇,张毅博
    2021, 44(9):8-16,39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.002
    [摘要](339) [HTML](670) [PDF 5.60 M](748)
    摘要:
    实际工程中常见砂黏土双层地基,在这种分层地基的极限承载力问题上传统的太沙基承载力公式不再适用。工程中常用的条形基础下,砂黏土双层地基极限承载力半经验计算方法可能会提供不可靠的预测。文中采用一种基于极限分析上限解的方法——不连续布局优化(DLO)对砂黏土双层地基的极限承载力进行了计算。在传统地基承载力公式的基础上引入了承载力折减系数,给出了不同工况下该系数的设计图表。基于DLO的计算结果,提出了一个可适用于取值范围广泛的几何和土体强度参数的多项式回归公式。基于文献中条形基础下,砂黏土双层地基极限承载力计算结果对所提出的简化公式进行了验证和不确定性分析。
    3  传统民居光环境实测与模拟优化——以黔东南丹寨县黄土寨苗族民居为例
    黄海静,董张
    2021, 44(9):17-30. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.214
    [摘要](433) [HTML](700) [PDF 18.17 M](586)
    摘要:
    传统民居基本为村民自建,极少考虑建筑的光环境设计,室内采光效果差。为改善传统民居建筑光环境,对黔东南地区丹寨县黄土寨中一栋具有代表性的苗族民居进行光环境实验测量,并结合该民居建筑的空间特征对其光环境进行研究,结果显示:该民居主要功能房间的采光性能均未达到建筑采光设计标准要求;房间的采光口大小及位置、室内空间形态、表面材料的反射性能等因素均会对其室内光环境产生影响。运用软件模拟对各影响因素进行量化分析,以对原建筑风貌和空间结构的影响最小化为光环境改造前提,从调整采光口的大小及数量、增加屋面亮瓦及檐下采光口、铺贴浅色墙纸、设置可调节反光百叶等方面,提出传统民居光环境综合优化改造策略。本研究可为传统民居室内光环境保护性改造,以及新建民居的采光设计提供借鉴和参考。
    4  静态光侵扰对室内活动的侵扰阈值研究
    范晴,张明宇,宋捷翘,于娟,杨兴棕
    2021, 44(9):31-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.004
    [摘要](313) [HTML](800) [PDF 784.96 K](471)
    摘要:
    用于道路、标识等功能照明的静态光源所产生的光侵扰影响居民室内活动。从居民的主观感受出发,通过主观评价实验,结合阈值的操作定义,计算正常室内照明情况下,静态光侵扰的2种常见光色(黄光、白光)、4种面积比(侵扰满窗、1/4窗、1/16窗、1/64窗)条件下的亮度侵扰阈值。结果表明,侵扰光亮度与侵扰程度成强相关;面积比与侵扰程度呈负的强相关;进而得到亮度阈值与侵扰面积比的幂函数关系式。
    5  气凝胶玻璃住宅夏季室内光热环境研究与对策分析
    张燚,杨柳,罗智星
    2021, 44(9):40-50. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.232
    [摘要](305) [HTML](941) [PDF 14.54 M](624)
    摘要:
    以2018年中国国际太阳能十项全能竞赛为例,对某大学设计并建造的气凝胶住宅在方案设计阶段进行模拟,对建筑建成之后的室内温度及照度进行实测研究。结果表明:采用气凝胶玻璃外围护结构比采用木格构外围护结构的建筑能耗低26.06%,但应该采取有效的遮阳措施;采用气凝胶玻璃外围护结构的室内天然光照度大于300 lx,满足相关设计要求。针对此建筑因采用气凝胶玻璃而存在的问题提出改进措施,这对气凝胶玻璃的推广应用以及太阳能建筑的发展具有重要意义。
    6  模块建筑参数化平面优化及智能化结构设计方法
    陈圣格,周婷,陈志华,刘佳迪
    2021, 44(9):51-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.006
    [摘要](460) [HTML](777) [PDF 10.47 M](694)
    摘要:
    以五层钢结构模块建筑住宅为例,探索钢结构模块建筑参数化平面多目标优化和结构智能化设计的完整链条。提出一种钢结构模块建筑参数化平面建模和设计方法;依托Rhinoceros & Grasshopper建模平台,编写Python脚本语言实现智能化结构设计;最后结合Ladybug & Honeybee建筑能耗性能模拟插件和Karamba有限元结构设计插件以及Octopus数据处理平台,基于建筑总能耗和结构用钢量2个目标分别对建筑平面不同房间长宽尺寸和结构构件尺寸进行设计和优化,生成满足结构承载力要求的Pareto最优解集,得出各参数变量与目标函数的相关性系数。
    7  不同气候区遮阳控制策略的节能与舒适度优化
    周涵宇,刘刚,王立雄,刘魁星
    2021, 44(9):67-76. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.210
    [摘要](402) [HTML](1201) [PDF 2.48 M](793)
    摘要:
    遮阳设计是影响建筑能耗及室内光热舒适度的重要原因之一,开启遮阳系统可以减少太阳辐射,降低夏季制冷能耗,减少眩光问题,但同时会导致更高的照明能耗及冬季的供暖能耗。为研究中国寒冷地区和夏热冬暖地区酒店建筑典型遮阳控制策略的节能潜力和环境舒适度,采用Comfen软件模拟量化不同气候区下3种遮阳形式及10种控制策略对能耗及舒适度的影响规律,通过制冷、供热、照明能耗和总能耗、光、热舒适度以及综合优化指数来评估其性能。模拟结果表明:遮阳控制策略会影响建筑能耗和室内舒适度,根据不同优化目标给出其对应的最优控制策略,两气候区对遮阳策略与设计的选择也有所不同,通过分析其差异,为遮阳系统设计提供参考建议。
    8  办公建筑运行能耗的混沌时间序列复合预测
    于军琪,段佳音,赵安军,井文强,王佳丽
    2021, 44(9):77-87. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.309
    [摘要](345) [HTML](660) [PDF 1.40 M](628)
    摘要:
    针对办公建筑已有的能耗预测方法中未能考虑到能耗数据的混沌变化特性,提出了一种基于混沌时间序列的办公建筑运行能耗预测方法。对研究对象的时间序列进行相空间重构,判断其具备混沌特性,建立混沌理论和支持向量回归的组合模型进行训练,采用Markov链消除组合模型由于参数传递产生的累积误差,得到最终预测结果。为了验证算法的有效性,以西安某办公建筑的能耗监测数据为例进行实例分析,并与非线性自回归神经网络、支持向量回归等其他预测方法进行对比。实验结果表明,经过Markov修正后的混沌时间序列组合模型预测精度显著提高,预测效果优于其他方法,且更符合办公建筑能耗的变化规律,为节能优化提供有效的数据支撑。
    9  基于热舒适的层式通风脉动送风参数优化
    廖春晖,程勇,田雪
    2021, 44(9):88-97. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.009
    [摘要](433) [HTML](739) [PDF 1.71 M](876)
    摘要:
    脉动送风耦合层式通风,可以在保证良好能效和空气品质的前提下,进一步改善人体热舒适。建立和验证了脉动送风耦合层式通风的室内三维(CFD)模型,计算了26组工况。基于实验验证的动态热舒适评价指标,即时间平均预测平均投票(TAPMV)和时间平均吹风感(TAPD),分析了脉动送风参数(周期总时长、高速期与低速期时长之比、送风速度)对热舒适的影响。利用多目标优化TOPSIS方法可知,当周期总时长为300 s,高速期时长与低速期时长之比为1,高速期的送风速度为1.95 m/s,低速期的送风速度为1.05 m/s时,热舒适综合评价最优。
    10  基于聚类非支配排序的电动物流车路径规划及充电策略
    徐婷婷,胡晓锐,胡文,李双庆,池磊
    2021, 44(9):98-108. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.010
    [摘要](313) [HTML](681) [PDF 1018.51 K](684)
    摘要:
    电动物流车电池容量有限、充电时间长以及配套设施不健全等问题制约着其在物流配送领域中有效推广。为此,提出基于聚类非支配排序算法(AP-NSGA-Ⅱ)来解决电动物流车的多目标路径优化问题,建立了一种充电策略,通过设计加权AP聚类划分配送簇,避免初始种群的随机性和盲目性,簇内配送点规模降低了非支配排序算法的运行时间和复杂度,根据充电站的分布和距离关系,电动物流车执行部分充电策略。最后,通过仿真实验证明该算法的有效性,比较了电动物流车满充和部分充电条件的差异。
    11  基于QoS云计算任务调度优化
    聂清彬,陈飞旭,秦美峰,曹耀钦
    2021, 44(9):109-116. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.011
    [摘要](325) [HTML](1072) [PDF 752.00 K](772)
    摘要:
    由于云计算技术快速发展,为了满足日益多样化的云计算用户服务质量(QoS需求)以及提高云计算资源调度的效率,提出基于改进蚁群算法的云计算资源调度优化算法,包括建立云计算资源模型和用户QoS需求模型。为了得到更准确的结论,针对传统蚁群算法过快收敛造成的局部最优解现象,在传统的蚁群算法的基础上加入随机选择机制,时间、成本和结果有效可用性适应度因子进行了优化改良,以求得全局最优解。通过仿真实验将传统的蚁群算法、Min-Min调度算法和改进的蚁群优化算法进行比较,实验表明,改进的蚁群优化算法在调度效率、节约成本、减少任务执行时间和任务得到结果质量方面有明显的优势。
    12  基于超模博弈的认知无线Ad hoc网络分布式功率控制技术
    李湘鲁,侯冬,田杰
    2021, 44(9):117-131. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.012
    [摘要](411) [HTML](604) [PDF 2.10 M](545)
    摘要:
    考虑一种交织(Interweave)模式下的单跳认知无线Ad hoc网络(CRAHN)应用场景,针对次用户(SU)组成的Ad hoc网络提出一种分布式功率控制技术,以最大化提高次网络容量。SU网络通过频谱感知来探测主用户(PU)所在授权频段的使用情况。一旦授权频段空闲,次网络中的SU将利用授权频谱进行并发通信,目标是通过优化各SU的发射功率,以达到次网络频谱效率最大化。首先根据应用场景给出了网络容量优化近似模型,为了解决该非凸问题,将网络容量优化模型建立为等效博弈模型,并在不同的SINR条件下证明了Nash均衡的存在性和唯一性,最终提出基于Gradient Play的分布式功率控制算法来实现资源最优分配。仿真结果表明,该算法可在保证收敛性的同时、支持一定的并发通信用户数、提高该网络系统的频谱效率。
    13  RiskRank:一种网络风险传播分析方法
    张之刚,常朝稳,韩培胜,侯湘
    2021, 44(9):132-138. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.09.013
    [摘要](857) [HTML](839) [PDF 636.61 K](835)
    摘要:
    通过研究网络风险传播途径和规律,提出一种RiskRank网络风险传播分析方法。通过计算网络节点间相似关系和临近关系,以构建网络风险传播图谱,并基于随机游走方法迭代计算网络风险传播模型,以动态分析网络风险传播过程并量化评估网络风险程度,最后采用密度聚类算法识别高风险簇,通过隔离高风险簇以控制安全态势。实验结果表明,提出的RiskRank网络风险传播模型的准确率为97.4、精度为98.1%、召回率为86.4%。
    14  表面等离子体共振型光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法
    贾平岗,左方俊,刘磊,安国文
    2021, 44(9):139-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.216
    [摘要](349) [HTML](860) [PDF 3.69 M](745)
    摘要:
    以一种常见的光子晶体光纤为载体,利用金属填充物和纤芯周围折射率环境结构的不对称性,提出了一种基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法。研究发现,通过对光子晶体光纤纤芯和金属填充物周围结构的特殊设计,可有效调控周围材料的有效折射率,以实现金属等离子体模式的双折射效应和光纤纤芯模式的双折射特性。因此,当纤芯模式和金属的表面等离子体模式满足相位匹配条件时,即可达到偏振滤波的效果,并获得很好的消光比,而不需要对光子晶体光纤的结构进行复杂设计,降低了器件制备难度,避免了所设计的光纤结构无法实现实际制备的问题。

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